PL223063B1 - Sposób wyznaczania deformacji terenu, zwłaszcza terenu górniczego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania deformacji terenu, zwłaszcza terenu górniczego. Sposób ten może być wykorzystany szczególnie dla terenów poddanych ciągłemu osiadaniu np. terenów eksploatacji górniczej.

W badaniach deformacji terenu wykorzystuje się przyrządy do wymuszonego precyzyjnego centrowania anten GPS, których długość bezpośrednio wyznacza wysokości anten GPS (a właściwie punktów referencyjnych anten GPS - ARP) względem reperów umieszczanych w głowicach znaków punktów wysokościowych. Takie rozwiązanie jest możliwie w przypadku nowych sieci kontrolnych, w projekcie których uwzględniono właściwy kształt oraz tolerancje dokładności wykonania reperów. W przeciwnym przypadku odmienna konstrukcja reperów uniemożliwia precyzyjne pasowanie przyrządów do wymuszonego centrowania anten GPS, co ma miejsce w przypadku istniejących sieci wysokościowych stabilizowanych znakami żeliwnymi o różnych kształtach i rozmiarach, a tym samym uniemożliwia przeprowadzenie precyzyjnych pomiarów satelitarnych. W większości przypadków, w celu wyznaczenia wysokości anteny GPS nad punktem, wykorzystuje się przymiar liniowy do wyznaczenia odległości od punktu wysokościowego do odpowiedniego punktu znajdującego się na zewnętrznym obrysie anteny GPS. Takie podejście jest mało dokładne, a generowane błędy wielokrotnie przewyższają wartości błędów pomiarów satelitarnych.

Znany ze zgłoszenia nr PL 395824 pt. „Sposób predykcji silnego wstrząsu indukowanego podziemną eksploatacją górniczą na podstawie ciągłych pomiarów przemieszczeń punktu obserwacyjnego położonego na powierzchni terenu górniczego w rejonie frontu wydobywczego”, ma na celu monitoring deformacji (powstającej niecki osiadania) z wykorzystaniem technik GPS na bieżąco w ki erunku przemieszczania się frontu wydobywczego i nie zajmuje się całym obszarem wpływu eksploatacji górniczej.

Według patentu nr 219623 B1 pt. „Sposób oraz układ do pomiaru i rejestracji przemieszczeń wysokich obiektów narażonych na oddziaływanie eksploatacji górniczej w technologii GPS/GNSS”, zajmuje się z punktu widzenia naukowego całkiem odmienną problematyką związaną z eksploatacją górniczą, a mianowicie monitoringiem przemieszczeń wysokich budowli. Sposób polega na tym, że antenę pomiarową mocuje się w sposób trwały do najwyżej usytuowanego stałego, nieruchomego elementu konstrukcji obiektu, zaś odbiornik pomiarowy mocuje się w miejscu oddalonym od anteny pomiarowej o odległość nie większą niż wysokość tego obiektu. Sygnały z odbiornika pomiarowego przesyła się do serwera komputerowego, przy czym jednocześnie na dachu budynku posadowionego poza strefą wpływów eksploatacji górniczej, umieszcza się odbiornik referencyjny i antenę referencyjną, z której sygnały poprzez odbiornik referencyjny także przesyła się do serwera komputerowego, gdzie uzyskane wyniki przetwarza się za pośrednictwem programu komputerowego.

Zgodnie z patentem nr 201953 B1 pt. „Sposób i system rejestracji drgań i deformacji powierzchni Ziemi, zwłaszcza wywołanych eksploatacją górniczą”, przedstawia system rejestracji drgań mający na celu monitoring ruchów powierzchni Ziemi z wykorzystaniem różnych detektorów śledzących te zmiany. Odbiorniki GPS w tym rozwiązaniu stanowią źródło wykrywania przemieszczeń mierzonych punktów, wzorzec czasu, jak i umożliwiają dowiązanie do geocentrycznego układu odniesienia ETRF (European Terrestrial Reference Frame). Zaproponowane rozwiązanie nie wykorzystuje danych z klasycznych pomiarów geodezyjnych,

Znany jest z wynalazku JP 2008078117 A pt. „Evaluation method of outer deformation of dam”, sposób wyznaczania w czasie rzeczywistym deformacji tamy narażonej na ciągłe obciążenia oraz na skutki wystąpienia trzęsienia Ziemi. Narzędziami pomiarowymi w tym przypadku są odbiorniki satelitarne GPS pracujące w trybie RTK, permanentnie wyznaczające swoje pozycje na punktach kontrolowanych tamy. Wynalazek zawiera również sposób przetwarzania danych (schemat blokowy) do w ykrywania na bieżąco jak i predykcji parametrów deformacji.

Według wynalazku, sposób wyznaczania deformacji terenu, zwłaszcza terenu górniczego polega na tym, że na obszarze występowania deformacji terenu ustala się nowy punkt pośredni w celu przeniesienia wysokości z istniejącego znaku fundamentalnego, lub stabilizowanego na ścianie budynku, tworzącego punkty sieci kontrolnej precyzyjnej niwelacji geometrycznej, po czym na podstawie wyznaczonej różnicy wysokości przenosi się wysokość z punktów sieci kontrolnej na punkt pośredni, na którym przeprowadza się statyczne pomiary satelitarne z wykorzystaniem przyrządu do precyzyjnego wymuszonego centrowania anteny GPS i wykonuje się proces obliczeniowy w celu wyznaczenia

PL 223 063 B1 dokładnych aktualnych współrzędnych przestrzennych punktu pośredniego w odniesieniu do punktów referencyjnych sieci kontrolnej łączących niwelację satelitarną z precyzyjną niwelacją geometryczną.

Zastosowane w sposobie wyznaczania deformacji terenu punkty pośrednie stanowią nowatorskie rozwiązanie, mające na celu umożliwienie integracji klasycznej, precyzyjnej niwelacji geometrycznej z niwelacją satelitarną. W przypadku wystąpienia gwałtownych zdarzeń, punkty pośrednie przyczyniają się do szybkiego wyznaczenia pomiarami satelitarnymi wysokości punktów nawiązania dla niwelacji klasycznej prowadzonej tylko w rejonie wystąpienia gwałtownych ruchów powierzchni terenu. Ponadto, uzupełnienie istniejących sieci kontrolnych punktami pośrednimi rozszerzy zakres prowadzenia badań pionowych deformacji o parametry poziome (pomiary satelitarne umożliwiają precyzyjne pozycjonowanie 3D). Punkty pośrednie zapewnią również możliwość integracji wyżej wymienionych technik pomiarowych w przypadku punktów stabilizowanych na ścianach budynków murowanych lub pod koronami drzew, co uniemożliwia bezpośrednie prowadzenie pomiarów satelitarnych nad punktami, poprzez ich stabilizację w pobliżu punktów niedostępnych na betonowych elementach infrastruktury terenowej w miejscach odsłoniętych, umożliwiających przeprowadzenie pomiarów satelitarnych.

Przedstawiony sposób wyznaczania deformacji terenu poprzez integrację precyzyjnej niwelacji geometrycznej z niwelacją satelitarną z wykorzystaniem punktu pośredniego ma duże znaczenie ekonomiczne. Zapewnia dokładność wyznaczenia wysokości na poziomie niwelacji precyzyjnej 2 klasy. Zapewnia szybkie wyznaczenie wysokości punktów w odniesieniu do punktów referencyjnych oddal onych na odległość kilkudziesięciu km, co ma istotne znaczenie w przypadku rozległych terenów poddanych ciągłemu osiadaniu (tereny eksploatacji górniczej). Umożliwia zachowanie ciągłości badań deformacji na sieciach kontrolnych poprzez uzupełnienie lub częściowe zastąpienie pomiarów klasycznych obserwacjami satelitarnymi.

Przedmiot wynalazku zostanie przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, objaśniającym sposób wyznaczania deformacji terenu.

Sposób wyznaczania deformacji terenu górniczego polega na tym, że punkt pośredni 1 stabilizuje się w górnej części istniejącego znaku geodezyjnego 2 w miejscu umożliwiającym przeprowadzenie prawidłowych pomiarów satelitarnych. Na punkcie pośrednim 1 umieszcza się przyrząd 3, do precyzyjnego wymuszonego centrowania anteny GPS z zamontowaną anteną GPS 4. Wysokość punktu pośredniego 1 będzie wyznaczona techniką niwelacji satelitarnej na podstawie statycznych pomiarów GPS, w odniesieniu do punktów referencyjnych zlokalizowanych poza obszarem występowania deformacji terenu. Właściwa wysokość punktów kontrolowanych 5 i 6 istniejącej sieci niwelacyjnej, zmieniających swoją wysokość w wyniku występowania deformacji, jest określona na epokę pomiarów satelitarnych poprzez dodanie do wysokości punktu pośredniego 1 odpowiedniej poprawki: h₁ - dla punktów 5 stabilizowanych wysokościowymi znakami ziemnymi 2, lub h₂ - w przypadku punktu 6 stabilizowanego w ścianie budynku 7 murowanego trwale związanego z podłożem. Poprawki h₁ oraz h₂ należy wyznaczyć techniką precyzyjnej niwelacji geometrycznej w okresie przeprowadzania pomiarów satelitarnych na danej sieci kontrolnej.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wyznaczania deformacji terenu, zwłaszcza terenu górniczego z wykorzystaniem precyzyjnej niwelacji geometrycznej i technik satelitarnych GPS, znamienny tym, że na obszarze występowania deformacji terenu ustala się nowy punkt pośredni /1/ w celu przeniesienia wysokości z istniejącego znaku fundamentalnego /2/, lub stabilizowanego na ścianie budynku /7/, tworzącego punkt /5/ lub /6/ sieci kontrolnej precyzyjnej niwelacji geometrycznej, po czym na podstawie wyznaczonej różnicy wysokości /hj/ lub /h₂/ przenosi się wysokość z punktu sieci kontrolnej /5 lub 6/ na punkt pośredni /1/, na którym przeprowadza się statyczne pomiary satelitarne z wykorzystaniem przyrządu /3/ do precyzyjnego wymuszonego centrowania anteny GPS /4/ i wykonuje się proces obliczeniowy w celu wyznaczenia dokładnych aktualnych współrzędnych przestrzennych punktu pośredniego /1/ w odniesieniu do punktów referencyjnych sieci kontrolnej łączących niwelację satelitarną z precyzyjną niwelacją geometryczną.